NASA两艘探测器完成特殊地球引力弹弓机动，正式奔赴火星

IT之家11月10日消息，美国国家航空航天局（NASA）的两艘火星探测器即将结束为期一年的太空绕行之旅，现在终于可以直奔火星了。

NASA两艘探测器完成特殊地球引力弹弓机动

据IT之家了解，这两艘探测器名为“逃逸与等离子体加速及动力学探测器”（ESCAPADE），于2025年11月搭乘蓝色起源（Blue Origin）新格伦（New Glenn）火箭的第二次飞行任务升空。不过，它们并未直接飞往火星，而是沿着一条迂回的轨道在太空中绕行了一段时间。如今，两艘探测器重新回到地球附近，并完成了一项关键发动机点火操作。如果后续一切顺利，这次机动将帮助它们正式踏上前往火星的旅程。

“此前，NASA 从未执行过这样的任务。”加州大学伯克利分校行星与空间物理学家、ESCAPADE 任务首席研究员罗布 · 利利斯（Rob Lillis）表示，“对于大多数太空任务来说，根本没有必要采用这种方式。”

传统上，NASA 的火星探测任务需要严格遵循发射窗口安排。地球和火星每隔约26个月才会出现一次有利的相对位置，航天器通常必须抓住这个短暂窗口离开地球。

ESCAPADE 原计划于2024年10月发射，当时地球和火星正处于适合开展火星转移任务的位置。但由于新格伦火箭项目延期，探测器错过了这一宝贵的发射窗口。

NASA 并没有选择等到下一次合适的发射机会，而是决定尝试一种新方案。ESCAPADE 任务规划团队为两艘探测器设计了一条类似腰果形状的“驻留轨道”，让它们先在太空中绕行，直到2026年11月初重新回到地球附近，再继续前往火星。

不过，重新抵达地球附近后，两艘探测器还面临一项重要挑战：它们必须在地球引力范围内精准完成发动机点火机动。

这项操作与航天器常用的引力弹弓飞行类似，都是利用天体引力改变飞行轨迹。不同之处在于，此次 ESCAPADE 探测器还必须同时点燃自身发动机，进一步增强机动效果，而不是单纯依靠天体引力完成变轨。

第一艘探测器于11月7日完成了这项操作，第二艘则于11月9日（周一）完成。NASA 表示，两次发动机点火均取得圆满成功。

NASA 日球层物理学部代理副飞行主管阿萨尔 · 纳塞里（Asal Naseri）在一份声明中表示：“这是 NASA 首次利用带动力的地球引力弹弓飞行，将航天器送往火星。而我们在短短两天内连续两次执行了这一机动，且均取得完美结果。”

接下来，ESCAPADE 只需进行少量轨道修正，预计将于2027年9月抵达火星。

绕行地球期间，探测器还收获了意外成果

这段额外的太空绕行时间并没有被浪费。两艘 ESCAPADE 探测器都利用这段时间开展了科学观测。

每艘探测器的体积大约相当于两台冰箱，搭载了三台科学仪器和两台摄像设备，主要任务是研究火星特殊的磁场结构。

火星磁场的形成机制比较复杂，既受到太阳带电粒子与火星大气相互作用的影响，也与火星地壳中局部区域的强磁性有关。

相比之下，地球拥有更强的全球磁场，主要由地球内部的地核产生。不过，地球磁场同样会受到太阳风影响。太阳风是太阳持续向外释放、并在太空中传播的带电粒子流。

在地球背向太阳的一侧，太阳风会拉伸地球磁场，使其形成一条细长的尾状结构，称为“磁尾”。这一结构有些类似风向袋，被太阳风向远离太阳的方向拉长。

此前，多项太空任务曾在距离地球最远约80万英里（约127万公里）的位置研究过地球磁尾，但更远处的磁场结构一直缺乏充分观测。

恰好在去年年初，ESCAPADE 两艘探测器曾在距离地球约119万英里（约191万公里）的位置穿过这片区域，整个过程持续了约10天，观测距离远超以往相关任务。

利利斯表示，探测器成功记录了远距离磁尾的磁场结构，包括它如何摆动、如何移动，以及其中的等离子体如何流动。他将这些数据称为“前所未有”的观测成果。

更重要的是，这是人类首次利用两艘航天器同时开展这类远距离磁尾观测。

今年夏天，探测器又获得了一次研究磁尾的机会。当时，两艘探测器距离地球更近，而月球也恰好穿过了地球磁尾区域。ESCAPADE 因此得以与位于月球附近的两艘 ARTEMIS-THEMIS 探测器协同工作，从四个不同角度同时观测磁尾。

利利斯指出，这种多点同步观测对研究磁尾十分重要，因为其磁场线和等离子体结构复杂，而且始终处于变化之中。

“这些现象通常无法通过远距离观测来测量，”他说，“你必须真正抵达那里，才能进行研究。”